(15分)以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下:
(1)写出燃烧黄铁矿的化学方程式 。
当有6mol SO2生成时,转移电子 mol。
(2)进入接触室的气体中含标准状态下1120m3SO2气体,达平衡后放出热量为4.728×106kJ,此时SO2转化率为96%。该反应的热化学方程式为 。
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母) 。
a.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎
b.过量空气能提高SO2的转化率
c.使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
e.吸收塔用水作吸收剂
(4)某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取0.1000 g样品充分灼烧,生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再用0.02000 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液25.00mL。
已知:SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++4H+
Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
则样品中FeS2的质量分数是多少?(假设杂质不参加反应)
(5)该生产过程中产生的尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2、微量的SO3和酸雾。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是 。(填字母)
A.NaOH溶液、酚酞试液
B.KMnO4溶液、稀H2SO4
C.碘水、淀粉溶液
D.氨水、酚酞
(1)4FeS2 + 11O2 2Fe2O3+8SO2 (2分) 33(2分)
(2)2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g) ;⊿H=-197 kJ/mol (2分)
(3)a b d (各1分)
(4) 3FeS2 ~ 2Cr2O72-
3×120 2
m(FeS2) 0.0200×25.00×10-3
m(FeS2)= =0.09000g
w(FeS2)= ×100%=90.0% (4分) (5)BC (2分)
(1)黄铁矿燃烧生成SO2和氧化铁,方程式为4FeS2 + 11O2 2Fe2O3+8SO2 。反应中氧气是氧化剂,转移电子是44,所以当有6mol SO2生成时,转移电子44mol÷8×6=33mol。
(2)标准状态下1120m3SO2气体是50000mol,所以反应中消耗的SO2是50000mol×0.96=48000mol,所以2molSO2反应放出的热量是4.728×106kJ÷24000=197 kJ/mol,所以热化学方程式为2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g) ;⊿H=-197 kJ/mol。
(3)粉碎可以增大反应物的接触面积,加快反应速率,a正确。增大氧气的浓度可以提高SO2的转化率,b正确。催化剂不能改变平衡状态,只能改变反应速率,c不正确。d正确,阿保质期,用浓硫酸吸收,答案选abd。
(4)考查根据关系式进行的有关计算。根据有关方程式可知
3FeS2 ~ 2Cr2O72-
3×120 2
m(FeS2) 0.0200×25.00×10-3
m(FeS2)= =0.09000g
w(FeS2)= ×100%=90.0%
(5)SO2具有还原性,所以BC正确,AD不正确,因为三氧化硫和酸雾也能被吸收。答案选BC。